Metoda napovedovanja nastanka termičnih razpok na torni površini avtomobilskih zavornih diskov : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2013

automotive ventilated brake disc   Avtomobili   avtomobilski ventiliran zavorni disk   brake dynamometer testing   deformacijska metoda   Disertacije   finite element method   grey cast iron   low cycle fatigue   metoda končnih elementov   nizkociklično utrujanje   parametri utrujanja materiala   rubbing surface   service life   siva litina   testiranje na dinamometru   thermal cracking   torna površina   Zavore

Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo

V predloženi doktorski disertaciji je razvita metoda za določitev dobe trajanja zavornih diskov zaradi termičnih razpok na torni površini. Po avtorjevem vedenju je to prvo delo, ki sistematično obravnava vsa področja, ki vplivajo na določitev dobe trajanja pri znanih obremenitvah. Tako razvita metodologija bo služila znanstvenikom ter zavornim inženirjem kot orodje pri optimizaciji geometrije zavornega diska ter materialov. oločitev dobe trajanja zavornih diskov je izredno multidisciplinarno raziskovalno področje, saj zajema znanje iz testiranj, materialov, mehanike, numeričnih metod, prenosa toplote ter dimenzioniranja na dobo trajanja. V doktorskem delu so najprej povzeti rezultati dosedanjih rezultatov iz posameznih področij, po kritični analizi dosedanjih del pa so izpostavljene opažene pomanjkljivosti, ki so v nadaljevanju podrobno obdelane. a potrebe določitve natančnega temperaturnega polja je predstavljena numerična metoda za določitev faktorja prestopa toplote, ki upošteva realne pogoje med testiranji. Ugotovljeno je, dase rezultati predlagane metode razlikujejo z do sedaj objavljenimi analitičnimi ter numeričnimi metodami, ki ne morejo upoštevati vpliv vpihovanja hladilnega zraka med izvajanjem testa. Poleg tega je predstavljena tudi predlagana metoda za določitev emisijskega koeficienta sevanja zavornega diska med obratovanjem, katere rezultati se razlikujejo tudi za do 47 % od trenutno javno objavljenih. Opravljena je bila podrobna analiza temperaturno odvisnih fizikalnih lastnosti sive litine EN-GJL-250, kot so toplotna prevodnost, specifična toplota ter temperaturna razteznost. Ugotovljeno je bilo, da se nekatere lastnosti razlikujejo od javno objavljenih tudi za do 48 %. ß pomočjo numerične analize po metodi končnih elementov so bila določena temperaturna ter deformacijska polja med predstavljenim obremenitvenim ciklom.Za natančno določitev deformacijskega polja je bila opravljena podrobna analiza mehanskih lastnosti sive litine EN-GJL-250. Predstavljeni so rezultati nateznih in tlačnih preskusov pri sobni temperaturi ter povišanih temperaturah. Rezultati so statistično obdelani z Weibullovo verjetnostno teorijo. a osnovi zahtev računskih modelov za izračun dobe trajanja po izbrani deformacijski metodi je bila v sklopu doktorske naloge opravljena podrobna analiza lastnosti utrujanja obravnavane sive litine. Nizkociklični preskusi utrujanja so bili izvedeni pri sobni temperaturi ter povišanih temperaturah. Določeni so bili parametri utrujanja, ki so potrebni za izračundobe trajanja, ter izrisane deformacijske krivulje zdržljivosti. Na koncu je po izbranih hipotezah določena doba trajanja zavornega diska, ki je primerjana z rezultati eksperimenta. Eksperiment zajema pet obravnavanih zavornih diskov, ki so bili testirani po obravnavanem testu na odpornost protiutrujenostnim razpokam na zavornem dinamometru. Ugotovljeno je, da se rezultati eksperimenta ter predlagane metodologije odlično ujemajo, kar kaže na nujnost celovite obravnave problema, kot je to prikazano v predloženi doktorski disertaciji.

08.08.2023